DCS与PLC的区别.docx

1、DCS与PLC的区别可编程序控制器DCS控制系统与PLC控制区别:DCS是一种“分散式控制系统”，而 PLC(可编程控制器)只是一种控制“装置”，两者是“系统”与“装置”的区别。系统可以实现任何装置的功能与协调,PLC装置只实现本单元所具备的功能。DCS网络是整个系统的中枢神经,DCS系统通常采用的国际标准协议 TCP/IP。它是安全可靠双冗余的高速通讯网络，系统的拓展性与开放性更好.而 PLC因为基本上都为单个小系统工作，在与别的PLC或上位机进行通讯时，所采用的网络形式基本都是单网结构，网络协议也经常与国际标准不符。在网络安全_匕 PLC没有很好的保护措施。要笼统的来说就是PLC可以接入D

2、CS进行控制DCS：分散控制系统（distributedcontrol systems）。PLC：可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）。DCS更侧重于过程控制领域（如化工、冶炼、制药等）主要是一些现场参数的监视和调节控制，而PLC则侧重于逻辑控制（机械加工类）。当然现在的PLC也能很好的处理过程控制问题，但是没有DCS专业。模拟量大于100个点以上的，一般采用DCS；模拟量在100个点以内的，一般采用PLC。DCS是一种“分散式控制系统”，而 PLC只是一种控制“装置”，两者是“系统”与“装置”的区别。系统可以实现任何装置的功能与协调，PLC装置只实现

3、本单元所具备的功能。DCS 网络是整个系统的中枢神经，DCS系统通常采用的国际标准协议 TCP/IP。它是安全可靠双冗余的高速通讯网络，系统的拓展性与开放性更好。而 PLC因为基本上都为单个小系统工作，在与别的PLC或上位机进行通讯时，所采用的网络形式基本都是单网结构，网络协议也经常与国际标准不符。DCS系统所有 I/O模块都带有 CPU，可以实现对采集及输出信号品质判断与标量变换，故障带电拔，随机更换。而PLC模块只是简单电气转换元，没有智能芯片，故障后相应单元全部瘫痪。可编程序控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)是一种数字式运算操作的电子系统，专

4、为工业环境应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计时和算术运算操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。由于其具有可靠性高、编程简单、使用方便、通用性好以及适应工业现场恶略环境等特点，所以应用极为广泛。 可编程序控制器（简称PLC）是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是工业控制专用计算机。因此，它的组成与一般的微型计算机基本相同，也是由中央处理单元（CPU）、存储器（EEPROM、RAM）、输入/输出（I/O）接口、电源等组成。 PLC问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，美国

5、电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufactory Association）经过四年的调查工作，于1984年首先将其正式命名为PC（Programmable Controller），并给PC作了如下定义： “PC是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC之功能着，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。” 以后国际电工委员会(IEC)又先后颁布了PLC标准的草案第一稿，第二稿,并在1987年

6、2月通过了对它的定义： “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。” 总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设

7、计编制。（1）输入部件 输入部件是PLC与工业生产现场被控对象之间的连接部件，是现场信号进入PLC的桥梁。该部件接收来自主令元件、检测元件的信号。 其输入方式有两种：一种是数字量输入，另一种是模拟量输入。（2）输出部件 输出部件也是PLC与现场设备之间的连接部件，其功能是控制现场设备进行工作（如电机的启、停、正/反转，设备的转动、移动、升降等）。 输出的方式也有数字量输出和模拟量输出两种。（3）中央处理器（CPU） 与一般的计算机控制系统一样，CPU是整个PLC系统的核心部件，它按照PLC中系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作。其主要任务有：控制从编程器输入的用户程序及数据的接收与

8、储存；用扫描的方式通过I/O部件接收现场的状态和数据，并存入输入状态表或数据存储器中；诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等；PLC进入运行状态后，从存储器租调读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等;根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出寄存表的内容，再经由输出部件实现输出控制、制表打印和数据通信等功能。 目前，PLC所采用的微处理器有以下三种：通用微处理器、单片微处理器、片位式微处理器。 （4）存储器 PLC中的存储器是用来存储系统程序、用户程序及数据的。目前，系统程序储存器通常由EPROM构成，用户程序储存器则由EPROM或EEPROM

9、构成而用户数据储存器则由RAM构成。 （5）通信接口 为了实现通信功能，PLC中配有通信接口。通过这些通信接口，PLC可以与监视器、打印机以及其他PLC或计算机相连。（6）智能I/O接口 为了满足更加复杂的控制功能需求，PLC配有多种智能I/O接口。如位置闭环控制模板、高速计数模板等。通常这类智能模板都拥有自身的处理器系统。 （7）I/O扩展接口 当用户所需的输入/输出（I/O）点数超过PLC基本单元的输入/输出点数时，就需要对系统进行扩展。I/O扩展接口就是用来连接中心基本单元与扩展单元的。 （8）编程器 编程器的作用是用来供用户进行程序的输入、编辑、调试和监视的。编程器一般分为简易型和智能

10、型两类。简易型只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符后才能送入。而智能型编程器（又称图形编程器），不但可以连机编程，而且还可以脱机编程。操作方便且功能强大。 （9）其他部件 通常PLC还可配有盒式磁带机、打印机、EPROM写入器等其他外部设备。 PLC的工作原理：可编程序控制器是采用“顺序扫描、不断循环”的方式进行工作的。即可编程序控制器运行时，CPU根据用户程序储存器中的用户程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描。如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直到程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和

11、对输出状态的刷新等工作。 可编程序控制器的扫描工作过程可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。 （1）输入采样阶段 PLC在输入采样阶段,首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入,并将其存入(写入)各对应的输入状态锁存器中,即刷新输入.随即关闭输入端口,进入程序执行阶段。在程序执行阶段,即使输入状态有变化,输入状态存储器的内容也不会改变。变化了的输入状态只能在下一个扫描周期的输入采样阶段被读入。 （2）程序执行阶段 PLC在程序执行阶段,按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令,所需要的执行条件可从输入状态寄存器和当前输出状态寄存器中读入,经过相应

12、的运算和处理后,其结果再写入输出状态存储器中。所以,输出状态存储中所有的内容随着程序的执行而改变。 （3）输出刷新阶段 当所有的指令执行完毕后,输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中,并通过一定方式(继电器、晶体管或晶闸管)输出,驱动相应的输出设备工作,这就是PLC的实际输出。经过这三个阶段,完成一个扫描周期。对于小型PLC,由于采用这种集中采样,集中输出的方式,使得在每一个扫描周期中,只对输入状态采样一次,对输出状态刷新一次,在一定程度上降低了系统的响应速度,即存在输入/输出滞后的现象。但从另一个角度看,却大大提高了系统的抗干扰能力,是可靠性增强。另外PLC几毫秒至几十微妙的

13、响应延迟对一般工业系统的控制是无关紧要的。 PLC的工作过程一般可分为四个扫描阶段： 1）一般扫描阶段，在此阶段PLC复位WDT，检查I/O总线和程序存储器。 2）执行外设命令扫描阶段，在此阶段PLC执行编程器、图形编程器等外设输入的命令。 3）执行用户程序扫描阶段。 4）数据输入/输出扫描阶段。 PLC的编程语言：与计算机一样，PLC的操作是按其程序要求进行的，而程序是用程序语言表达的。PLC是工业自动控制的专用装置其主要使用者是广大工程技术人员及操作维护人员，为了满足他们的传统习惯和掌握能力，采用了具有自身特色的编程语言或方式。 国际电工委员会（IEC）于1994年公布了PLC的编程语言标

14、准（IEC1131-3），该标准定义了5种PLC编程语言的表达方式：梯形图LAD、语句表STL、功能块图FBD、结构文本ST、顺序功能图SFC。 （1）梯形图LAD 梯形图是在传统的继电器控制系统原理图的基础上演变而来的，在形式上类似于继电器控制电路。它继承了传统的继电器控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式，使得程序直观易懂。大多数厂家生产的PLC都采用梯形图语言编程。（2）语句表STL 语句表是与计算机汇编语言相类似的助记符表达方式，它由操作码和操作熟练部分组成。 （3）功能块图FBD 功能块图是一种与逻辑控制电路图结构相类似的图形编程语言。它类似于“与”、“或”、“非”的逻

15、辑电路结构的编程方式。一般来说，用这三种逻辑能够表达所有的 控制逻辑。 （4）顺序功能图SFC 顺序功能图又叫做状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，同时也是设计PLC顺序控制程序的一种有力工具。 PLC的控制功能： （1）开关量控制 开关量控制是PLC的基本控制领域，它可取代传统的继电器控制系统。在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例。如机床电器控制、汽车、化工等自动生产线的控制。（2）模拟量的控制 目前，很多PLC都具有模拟量处理功能，通过模拟量的I/O模块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟量进行控制，而且编程和使用都很方便。随着PL

16、C规模的扩大，控制的路已从几个增加到几十个甚至上百个，可以组成复杂的闭环控制系统。PLC的模拟量控制功能已广泛应用于工业生产的各个行业。 （3）运动控制 运动控制是指PLC对直线运动或圆周运动的控制，也称为位置控制，现在一般都使用专用的运动控制模块来完成。目前，PLC的运动控制功能广泛应用在金属切削机床、机器人等各种机械设备上。 （4）数据处理 现代的PLC都具有不同程度的数据处理功能，能够完成数学运算（函数运算、矩阵运算、逻辑运算）、数据的移位、比较、传递、数值的转换和查表等操作并能够对数据进行采集、分析和处理。 （5）通信联网 通信联网是指PLC与PLC之间、PLC和上位计算机或其他智能设

17、备间的通信，利用PLC和计算机的RS232或RS422接口、PLC的专用通信模块，用双绞线和同轴电缆或光缆将它们连成网络，可实现相互间的信息交流，构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统，建立工厂的自动化网络。 PLC的性能指标： （1）用户程序存储容量 用户程序存储容量是衡量PLC存储用户程序的一项指标，通常以字为单位表示。每16位相邻的二进制数为一个字，1024个字为1K。对于一般的逻辑操作指令，每条指令占一个字；定时/计数、移位指令每条占2个字；数据操作指令每条占24个字。 （2）I/O总点数 I/O总点数是PLC可接受输入信号和输出信号的数量。PLC的输入和输出量有开关量和模拟量

18、两种。对于开关量，其I/O总点数用最大I/O点数表示；对于模拟量，I/O总点数用最大I/O通道数表示。 （3）扫描速度 扫描速度是指PLC扫描1K字用户程序所需的时间，通常以ms/K字为单位表示。也有些PLC也以us/步来表示扫描速度。 （4）指令种类 指令种类是衡量PLC软件功能强弱的重要指标，PLC具有的指令越多，说明其软件功能越强。 （5）内部寄存器的配置及容量 PLC内部有许多寄存器用于存放变量状态、中间结果、定时计数等数据，其数量的多少、容量的大小，直接关系到用户编程时的方便灵活与否。因此，内部寄存器的配置及容量也是衡量PLC硬件功能的一个指标。（6）特殊功能 PLC除了基本功能外，

19、还有很多特殊功能，如自诊断功能、通信联网功能、监控功能、高速计数功能，远程I/O和特殊功能模块等。特殊功能越多，则PLC系统配置、软件开发就越灵活，越方便，适应性越强。因此，特殊功能的强弱，种类的多少也是衡量PLC技术水平高低的一个重要指标。首先，DCS和PLC 之间有什么不同？ 1、从发展的方面来说： DCS从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此，DCS从先天性来说较为侧重仪表的控制，比如我们使用的YOKOGAWA CS3000 DCS系统甚至没有PID数量的限制（PID,比例微分积分算法，是调节阀、变频器闭环控制的标准算法，通常PID的数量决定了可以使用的调节阀数量）。 PLC从传统的继电器

20、回路发展而来，最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力，因此，PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。 2、从系统的可扩展性和兼容性的方面来说： 市场上控制类产品繁多，无论DCS还是PLC，均有很多厂商在生产和销售。对于PLC系统来说，一般没有或很少有扩展的需求，因为PLC系统一般针对于设备来使用。一般来讲，PLC也很少有兼容性的要求，比如两个或以上的系统要求资源共享，对PLC来讲也是很困难的事。而且PLC一般都采用专用的网络结构，比如西门子的MPI总线性网络，甚至增加一台操作员站都不容易或成本很高。 DCS在发展的过程中也是各厂家自成体系，但大部分的DCS系统，比如横河YOKOGAWA、霍尼维尔、A

21、BB等等，虽说系统内部（过程级）的通讯协议不尽相同，但操作级的网络平台不约而同的选择了以太网络，采用标准或变形的TCP/IP协议。这样就提供了很方便的可扩展能力。在这种网络中，控制器、计算机均作为一个节点存在，只要网络到达的地方，就可以随意增减节点数量和布置节点位置。另外，基于windows系统的OPC、DDE等开放协议，各系统也可很方便的通讯，以实现资源共享。 3、从数据库来说： DCS一般都提供统一的数据库。换句话说，在DCS系统中一旦一个数据存在于数据库中，就可在任何情况下引用，比如在组态软件中，在监控软件中，在趋势图中，在报表中而PLC系统的数据库通常都不是统一的，组态软件和监控软件甚

22、至归档软件都有自己的数据库。为什么常说西门子的S7 400要到了414以上才称为DCS？因为西门子的PCS7系统才使用统一的数据库，而PCS7要求控制器起码到S7 414-3以上的型号。 4、从时间调度上来说： PLC的程序一般不能按事先设定的循环周期运行。PLC程序是从头到尾执行一次后又从头开始执行。（现在一些新型PLC有所改进，不过对任务周期的数量还是有限制）而DCS可以设定任务周期。比如，快速任务等。同样是传感器的采样，压力传感器的变化时间很短，我们可以用200ms的任务周期采样，而温度传感器的滞后时间很大，我们可以用2s的任务周期采样。这样，DCS可以合理的调度控制器的资源。 5、从网

23、络结构发面来说： 一般来讲，DCS惯常使用两层网络结构，一层为过程级网络，大部分DCS使用自己的总线协议，比如横河的Modbus、西门子和ABB的Profibus、ABB的 CAN bus等，这些协议均建立在标准串口传输协议RS232或RS485协议的基础上。现场IO模块，特别是模拟量的采样数据（机器代码，213/扫描周期）十分庞大，同时现场干扰因素较多，因此应该采用数据吞吐量大、抗干扰能力强的网络标准。基于RS485串口异步通讯方式的总线结构，符合现场通讯的要求。 IO的采样数据经CPU转换后变为整形数据或实形数据，在操作级网络（第二层网络）上传输。因此操作级网络可以采用数据吞吐量适中、传输

24、速度快、连接方便的网络标准，同时因操作级网络一般布置在控制室内，对抗干扰的要求相对较低。因此采用标准以太网是最佳选择。TCP/IP协议是一种标准以太网协议，一般我们采用100Mbit/s的通讯速度。 PLC系统的工作任务相对简单，因此需要传输的数据量一般不会太大，所以常见的PLC系统为一层网络结构。过程级网络和操作级网络要么合并在一起，要不过程级网络简化成模件之间的内部连接。PLC不会或很少使用以太网。 6、从应用对象的规模上来说： PLC一般应用在小型自控场所，比如设备的控制或少量的模拟量的控制及联锁，而大型的应用一般都是DCS。当然，这个概念不太准确，但很直观，习惯上我们把大于600点的系

25、统称为DCS，小于这个规模叫做PLC。我们的热泵及QCS、横向产品配套的控制系统一般就是称为PLC。 说了这么多PLC与DCS的区别，但我们应该认识到，PLC与DCS发展到今天，事实上都在向彼此靠拢，严格的说，现在的PLC与DCS已经不能一刀切开，很多时候之间的概念已经模糊了。现在，我们来讨论一下彼此的相同（似）之处。 1、从功能来说： PLC已经具备了模拟量的控制功能，有的PLC系统模拟量处理能力甚至还相当强大，比如横河FA-MA3、西门子的S7 400、ABB 的Control Logix 和施耐德的Quantum系统。而DCS也具备相当强劲的逻辑处理能力，比如我们在CS3000上实现了一

26、切我们可能使用的工艺联锁和设备的联动启停。 2、从系统结构来说: PLC与DCS的基本结构是一样的。PLC发展到今天，已经全面移植到计算机系统控制上了，传统的编程器早就被淘汰。小型应用的PLC一般使用触摸屏，大规模应用的PLC全面使用计算机系统。和DCS一样，控制器与IO站使用现场总线（一般都是基于RS485或RS232异步串口通讯协议的总线方式），控制器与计算机之间如果没有扩展的要求，也就是说只使用一台计算机的情况下，也会使用这个总线通讯。但如果有不止一台的计算机使用，系统结构就会和DCS一样，上位机平台使用以太网结构。这是PLC大型化后和DCS概念模糊的原因之一。 3、PLC和DCS的发展

27、方向: 小型化的PLC将向更专业化的使用角度发展，比如功能更加有针对性、对应用的环境更有针对性等等。大型的PLC与DCS的界线逐步淡化，直至完全融和。 DCS将向FCS的方向继续发展。FCS的核心除了控制系统更加分散化以外，特别重要的是仪表。FCS在国外的应用已经发展到仪表级。控制系统需要处理的只是信号采集和提供人机界面以及逻辑控制，整个模拟量的控制分散到现场仪表，仪表与控制系统之间无需传统电缆连接，使用现场总线连接整个仪表系统。(目前国内有横河在中海壳牌石化项目中用到了FCS,仪表级采用的是智能化仪表例如:EJX等，具备世界最先进的控制水准)。 如何正确对待PLC和DCS？ 我个人从不强调P

28、LC和DCS之间孰优孰劣，我把它们使用了一个新名词控制类产品。我们提供给用户的是最适合用户的控制系统。绝大多数用户不会因为想使用一套DCS而去使用DCS，控制类产品必须定位在满足用户的工艺要求的基础之上。其实提出使用DCS还是PLC的用户大抵是从没接触过自控产品或有某种特殊需求的。过分强调这个东东只会陷入口舌之争。 从PLC与DCS之间的区别和共同之处我们了解了控制类产品的大抵情况。注意，作为专业人士，我们自己不要为产品下PLC还是DCS的定义，自己的心理上更不能把产品这样来区别对待。 从概念上讲，PLC、DCS本来就不是一个逻辑层次上的概念，从名称上就能看出：PLC是以功能命名，DCS是以体

29、系结构命名。PLC就可以组成DCS嘛！当然性能差异还是现实的存在，但要具体看产品和需要。从应用角度来说，简单地以PLC、DCS来区分，往往走入误区。 DCS控制系统与PLC控制区别 1. DCS是一种分散式控制系统，而PLC只是一种(可编程控制器)控制装置，两者是系统与装置的区别。系统可以实现任何装置的功能与协调,PLC装置只实现本单元所具备的功能. 2. 在网络方面,DCS网络是整个系统的中枢神经，和利时公司的MACS系统中的系统网采用的是双冗余的100Mbps的工业以太网，采用的国际标准协议TCP/IP。它是安全可靠双冗余的高速通讯网络，系统的拓展性与开放性更好.而PLC因为基本上都为个体

30、工作，其在与别的PLC或上位机进行通讯时，所采用的网络形式基本都是单网结构，网络协议也经常与国际标准不符。在网络安全上，PLC没有很好的保护措施。我们采用电源,CPU,网络双冗余. 3. DCS整体考虑方案,操作员站都具备工程师站功能,站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧密联合的关系，任何站、任何功能、任何被控装置间都是相互连锁控制, 协调控制;而单用PLC互相连接构成的系统，其站与站（PLC与PLC）之间的联系则是一种松散连接方式，是做不出协调控制的功能。 4. DCS在整个设计上就留有大量的可扩展性接口，外接系统或扩展系统都十分方便，PLC所搭接的整个系统完成后，想随意的增加或减少操作员

31、站都是很难实现的。 5. DCS安全性：为保证DCS控制的设备的安全可靠，DCS采用了双冗余的控制单元，当重要控制单元出现故障时，都会有相关的冗余单元实时无扰的切换为工作单元，保证整个系统的安全可靠。PLC所搭接的系统基本没有冗余的概念，就更谈不上冗余控制策略。特别是当其某个PLC单元发生故障时，不得不将整个系统停下来，才能进行更换维护并需重新编程。所以DCS系统要比其安全可靠性上高一个等级。 6. 系统软件，对各种工艺控制方案更新是DCS的一项最基本的功能，当某个方案发生变化后，工程师只需要在工程师站上将更改过的方案编译后，执行下装命令就可以了，下装过程是由系统自动完成的，不影响原控制方案运

32、行。系统各种控制软件与算法可以将工艺要求控制对象控制精度提高。而对于PLC构成的系统来说，工作量极其庞大，首先需要确定所要编辑更新的是哪个PLC，然后要用与之对应的编译器进行程序编译，最后再用专用的机器（读写器）专门一对一的将程序传送给这个PLC，在系统调试期间，大量增加调试时间和调试成本，而且极其不利于日后的维护。在控制精度上相差甚远。这就决定了为什么在大中型控制项目中（500点以上），基本不采用全部由PLC所连接而成的系统的原因。 7. 模块：DCS系统所有I/O模块都带有CPU，可以实现对采集及输出信号品质判断与标量变换，故障带电插拔，随机更换。而PLC模块只是简单电气转换单元，没有智能芯片，故障后相应单元全部瘫痪。 我们不得不从PLC和DCS的起源谈起：PLC的发展基